CN102719059B - 一种聚酯纤维增强聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚酯纤维增强聚酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚酯纤维增强聚酯材料，所述的聚酯纤维增强聚酯材料是由以下重量百分比的原料制成：聚酯30-80%，聚酯纤维5-40%，相容剂3-10%，分散剂0.3-10%，流动剂0.3-10%，抗氧剂0.1-0.5%。本发明还提供一种聚酯纤维增强聚酯材料的制备方法：将上述原料按重量百分比秤取混合后放入螺杆机中挤出并水冷造粒，螺杆机的转速为300-800转/分，温度为235-255℃。本发明材料的优点是：外观良好，轻量化；力学性能稳定优异；环保可回收；可连续生产，不会发生类似玻纤增强材料生产过程中玻纤毛羽问题堵塞模头的情况，加工性能优异。

Description

一种聚酯纤维增强聚酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性聚酯材料及其制备方法，具体地说，是一种聚酯纤维增强聚酯材料及其制备方法。
背景技术
聚酯材料具有非常突出的耐化学试剂性、耐热性和优良的机械强度、电绝缘特性和热稳定性等优势，而玻纤增强聚酯材料弥补了聚酯材料缺口冲击敏感的缺陷，使其广泛的应用于电子电气、汽车、家电等领域。但是近年来地球环境废弃物处理问题、非可再生资源石油枯竭等问题日益突出，玻纤增强聚酯材料由于含有玻纤，在回收性和轻量化方面存在缺陷，并且外观品质差，严重限制了其使用。此外，玻纤增强聚酯材料在加工过程中常会发生玻纤毛羽问题堵塞模头现象，材料不可连续生产。因此，研制环保、可回收利用、可连续生产且性能优良的改性聚酯材料尤为重要。
中国专利文献CN 200610037336.0，公开日2007年2月28日，公开了一种宽幅、高性能聚酯纤维增强聚氯乙烯复合材料；中国期刊《浙江理工大学学报》，第25卷，第3期，2008年5月，公开了一种聚酯纤维增强聚乳酸复合材料薄膜；中国期刊《国外塑料》，第21卷，第2期，公开了一种聚酯纤维增强聚丙烯，但是目前关于可回收利用、可连续生产且性能优良的聚酯纤维增强聚酯材料还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种聚酯纤维增强聚酯材料。
本发明的再一的目的是，提供一种聚酯纤维增强聚酯材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种聚酯纤维增强聚酯材料，所述的聚酯纤维增强聚酯材料是由以下重量百分比的原料制成：
聚酯        30-80%，
聚酯纤维    5-40%，
相容剂      3-10%，
分散剂      0.3-10%，
流动剂      0.3-10%，
抗氧剂      0.1-0.5%。
所述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯；
所述的聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；
所述的聚酯纤维单丝细度为2-15dtex；
所述的相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物和/或乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
所述的分散剂为有机硅氧烷；
所述的流动剂为季戊四醇硬脂酸酯；
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系；
所述的抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168的复配体系。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：
如上任一所述的聚酯纤维增强聚酯材料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
（1）按如上所述的重量百分比秤取原料；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘7-9小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合5-10分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入螺杆机中挤出并水冷造粒，螺杆机的转速为300-800转/分，温度为235-255℃。
本发明优点在于：
1、本发明的聚酯纤维增强聚酯材料外观良好，轻量化；
2、本发明的聚酯纤维增强聚酯材料力学性能稳定优异；
3、本发明的聚酯纤维增强聚酯材料环保可回收；
4、本发明的聚酯纤维增强聚酯材料加工过程可连续生产，不会发生类似玻纤增强材料生产过程中玻纤毛羽问题堵塞模头的情况，加工性能优异。
综上可知，本发明的材料在汽车、电子电器等领域具有极为广阔的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
本文中所述的聚酯是指酯类单体进行聚合得到的聚合物，所述的聚酯的分子量分布没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可；所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯英文名是polyethylene terephthalate，简称PET，是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得，属结晶型饱和聚酯，平均分子量（2-3）×104，重均与数均分子量之比为1.5-1.8，优选工程塑料级的；所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯英文名是polybutylene terephthalate，简称PBT，为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯，具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数；所述的乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物是法国阿科玛公司AX8900，；所述的乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物是美国杜邦公司PTW，可用于PET/PBT增韧改性；抗氧剂1098英文名Antioxidant 1098，中文别名N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，分子式：C40H64N2O4，主要用于聚酰胺、聚烯烃、聚苯乙烯、ABS树脂、缩醛类树脂、聚氨酯以及橡胶等聚合物的合成与加工；所述的抗氧剂168英文名 Tns-(2.4-di-tert-butyl)-phosphite，中文名称：三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，分子式：C42H63O3P，是一种低挥发性有机合成抗氧阻聚剂，广泛用于聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚碳酸纤维及聚酯树脂等各类塑料的合成与加工；所述的聚酯纤维优选单丝细度为2-15dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，本发明所使用的聚酯纤维是中石化仪征化纤股份有限公司产品牌号CY500；所述的有机硅氧烷英文名organo-siloxane，是一种非极性润滑剂，优选使用瓦克GENIOPLAST?S系列超高分子量的硅氧烷；所述的季戊四醇硬脂酸酯（PETS）为白色硬质高熔点蜡状物，溶于乙醇、苯，在高温下具有良好的热稳定性和低挥发性，良好的脱模和流动性能，主要用作高效润滑剂、聚氯乙烯稳定剂，实施例所用的季戊四醇硬脂酸酯可采用道尔化工有限公司生产的，商品号为PETS-4。
实施例1  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（一）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 65%，相容剂AX8900 3%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）30%，有机硅氧烷1%，季戊四醇硬脂酸酯0.5%，抗氧剂1098 0.3%，抗氧剂168 0.2%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘8小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为400转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例2  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（二）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 45%，PET 20%，相容剂AX8900 3%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）30%，有机硅氧烷1%，季戊四醇硬脂酸酯0.5%，抗氧剂1098 0.3%，抗氧剂168 0.2%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘8小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为400转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例3  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（三）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PET 80%，相容剂PTW 10%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）8%，有机硅氧烷1%，季戊四醇硬脂酸酯0.9%，抗氧剂1098 0.05%，抗氧剂168 0.05%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘10小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为300转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例4  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（四）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 30%，PET 29.4%，相容剂AX8900 10%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）20%，有机硅氧烷0.3%，季戊四醇硬脂酸酯10%，抗氧剂1098 0.1%，抗氧剂168 0.2%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘5小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为800转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例5  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（五）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 38.5%，相容剂AX8900 3%，相容剂PTW 3%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）40%，有机硅氧烷10%，季戊四醇硬脂酸酯5%，抗氧剂1098 0.2%，抗氧剂168 0.3%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘6小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合7分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为500转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例6  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（六）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 67.5%，相容剂AX8900 5%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）15%，有机硅氧烷6%，季戊四醇硬脂酸酯6%，抗氧剂1098 0.2%，抗氧剂168 0.3%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘6小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合7分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为300转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例7  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（七）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 20%，PET 20%，相容剂AX8900 5%，相容剂PTW 5%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）30%，有机硅氧烷10%，季戊四醇硬脂酸酯9.5%，抗氧剂1098 0.1%，抗氧剂168 0.4%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘6小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为400转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例8  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料制备（八）
（1）按以下重量百分比秤取原料：PET 45%，相容剂PTW 8%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（单丝细度为2-15dtex）37%，有机硅氧烷9.5%，季戊四醇硬脂酸酯0.3%，抗氧剂1098 0.1%，抗氧剂168 0.1%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘7小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为450转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
对比例1
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 65%，相容剂AX8900 3%，玻璃纤维ECS13-4.5-534A 30%，有机硅氧烷1%，季戊四醇硬脂酸酯0.5%，抗氧剂1098 0.3%，抗氧剂168 0.2%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘8小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为400转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
对比例2
（1）按以下重量百分比秤取原料：PBT 45%，PET 20%，相容剂AX8900 3%，玻璃纤维ECS13-4.5-534A 30%，有机硅氧烷1%，季戊四醇硬脂酸酯0.5%，抗氧剂1098 0.3%，抗氧剂168 0.2%；
（2）将步骤（1）称量出的聚酯原料在110℃下烘8小时；
（3）将所有原料放入高效混合机中混合8分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入双螺杆挤出机中熔融、混炼、挤出并水冷，再经干燥后切粒、包装，螺杆机的转速为400转/分，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度在235-255℃。
实施例9  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料的性能测试
将实施例1-2所制备的聚酯纤维增强聚酯材料和对比例1-2制备的材料分别按标准尺寸注塑成标准试条，性能分别按国际标准进行测试。性能测试结果如表1所示。
表1  本发明的聚酯纤维增强聚酯材料性能测试结果
由表1可知，本发明的聚酯纤维增强聚酯材料力学性能稳定优异，尤其是无缺口冲击强度很高。由于本发明采用的是聚酯纤维对聚酯材料进行改性，因此材料可回收利用，并且材料轻量化、外观良好，在生产过程中不会发生类似玻纤增强材料生产过程中玻纤毛羽问题堵塞模头的情况，加工性能优异。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种聚酯纤维增强聚酯材料，其特征在于，所述的聚酯纤维增强聚酯材料是由以下重量百分比的原料制成：PBT 65%，相容剂AX8900 3%，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维30%，有机硅氧烷1%，季戊四醇硬脂酸酯0.5%，抗氧剂1098 0.3%，抗氧剂168 0.2%；所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝细度为2-15dtex。
2.如权利要求1所述的聚酯纤维增强聚酯材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的重量百分比秤取原料；
（2）将步骤（1）秤取的聚酯原料在110℃下烘7-9小时； 
（3）将所有原料放入高效混合机中混合5-10分钟后出料；
（4）将步骤（3）混合后的原料放入螺杆机中挤出并水冷造粒，所述的螺杆机的转速为300-800转/分，温度为235-255℃。
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